PředmětyPředměty(verze: 845)
Předmět, akademický rok 2018/2019
   Přihlásit přes CAS
Optika - NAFY010
Anglický název: Optics
Zajišťuje: Katedra fyziky kondenzovaných látek (32-KFKL)
Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
Platnost: od 2018
Semestr: zimní
E-Kredity: 7
Rozsah, examinace: zimní s.:3/2 Z+Zk [hodiny/týden]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Poznámka: povolen pro zápis po webu
Garant: prof. RNDr. Petr Němec, Ph.D.
Anotace -
Poslední úprava: T_KFES (22.04.2009)
Základní kurz optiky, ve kterém je důraz kladen na získání znalostí potřebných pro praktické použití optiky v praxi. Osnova: elektromagnetické vlny a jejich charakteristiky, ohybové jevy, interference, geometrická optika, optické přístroje, šíření světla v anizotropních prostředích, vlnově korpuskulární dualismus, interakce elektromagnetického záření s hmotou, Fourierova optika, základy vláknové optiky, základy fotoniky.
Podmínky zakončení předmětu
Poslední úprava: prof. RNDr. Petr Němec, Ph.D. (06.10.2017)

Pro udělení zápočtu musí být úspěšně napsány 2 zápočtové písemky - 1. v polovině semestru a 2. na jeho konci. Každá z těchto písemek je uskutečněna v jeden řádný a dvou opravných termínech. Pokud nebudou úspěšně napsány obě tyto písemky, zápočet nebude udělen.

Zápočet je nutné získat před přihlášením na zkoušku.

Literatura -
Poslední úprava: prof. RNDr. Petr Němec, Ph.D. (21.06.2018)

1. P. Malý: Optika, Karolinum, 2008.

2. E. Hecht: Optics, Addison Wesley, 4. vydání, San Francisco 2002.

3. E. Klier: Optika (skriptum), SPN Praha 1980.

4. J. Kolovrat: Příklady z optiky, SPN Praha 1979.

5. B. E. A. Saleh, M.C, Teich: Základy fotoniky 1 až 4, matfyzpress, Praha 1994.

6. M. Born, E. Wolf: Principles of Optics, Cambridge University Press, 7. rozšířené vydání, Cambridge 2003.

Požadavky ke zkoušce
Poslední úprava: prof. RNDr. Petr Němec, Ph.D. (06.10.2017)

Zkouška se sestává z písemné a ústní části. Písemná část předchází části ústní, její nesplnění znamená, že celá zkouška je hodnocena známkou nevyhověl(a) a ústní částí se již nepokračuje.

Písemná část bude sestávat z příkladů z témat, která korespondují se sylabem přednášky a současně odpovídají tomu co bylo procvičováno na cvičení.

Požadavky u ústní části zkoušky odpovídají sylabu předmětu.

Sylabus -
Poslední úprava: prof. RNDr. Petr Němec, Ph.D. (21.06.2018)
1. Elektromagnetické vlny.
• Elektromagnetická povaha světla, spektrální obory elektromagnetických vln a jejich využití.

• Metody měření rychlosti světla.

• Maxwellovy rovnice, hraniční podmínky na plochách nespojitosti.

• Šíření elektromagnetické vlny prostředím, vlnová rovnice. Rovinná a kulová elektromagnetická vlna a jejich charakteristiky.

• Princip superpozice.

• Komplexní reprezentace monochromatické vlny, Helmholtzova rovnice.

• Energie, intenzita a radiační tlak světla. Polarizace světla.

• Odraz a lom na rovinném rozhraní, Fresnelovy vzorce. Záření dipólu.

2. Kvazimonochromatické elektromagnetické vlny.
• Spektrum elektromagnetické vlny, Fourierova analýza.

• Fázová a grupová rychlost.

• Interference dvou a více svazků.

• Youngův pokus, proužky stejné tloušťky, kroužky stejného sklonu. Antireflexní vrstvy.

• Optické interferometry.

• Časová a prostorová koherence světla.

3. Ohybové jevy
• Huyghens-Fresnelův princip, Babinetův princip.

• Fraunhoferuv ohyb na štěrbině, na obdelníkovém a kruhovém otvoru. Optická ohybová mřížka.

• Fresnelův ohyb na kruhovém otvoru a na hraně, Fresnelovy zóny.

• Fourierova optika, princip holografie.

4. Geometrická a přístrojová optika.
• Aproximace velmi krátkých vln, eikonálová rovnice, paprsek.

• Huygensův princip, Lagrangeův-Poincarého integrální invariant, Fermatův princip.

• Paraxiání optika. Optické zobrazeni odrazem a lomem na kulové ploše, Abbeův invariant.

• Zobrazovací rovnice v Gaussově a Newtonově tvaru, zvětšení při optickém zobrazení.

• Zrcadla, čočky, kombinace dvou zobrazení.

• Optické zobrazovací přístroje (lupa, mikroskop, dalekohled).

• Vady zobrazení (monochromatické a chromatické).

• Spektrální přístroje, spektrometry (hranolové, mřížkové) a interferometry.

• Základy radiometrie a fotometrie.

5. Šíření světla v anizotropních prostředích.
• Šíření optické vlny v anizotropním prostředí. Geometrická konstrukce, optická indikatrix.

• Aplikace dvojlomu: optické polarizátory a fázové destičky.

• Anizotropie vyvolaná pnutím, Kerrův jev, Faradayův jev a optická aktivita.

6. Vlnově korpuskulární dualismus.
• Spektrum záření černého tělesa, Planckův zákon, Wienův posunovací zákon, Stefan-Boltzmanův zákon.

• Foton. Fotoelektrický jev. Comptonův jev.

• Rentgenové záření.

• De Broglieovy vlny.

7. Interakce elektromagnetického záření s hmotou.
• Šíření světla ve vodivém prostředí, komplexní index lomu.

• Disperze. Souvislost mezi indexem lomu a koeficientem absorpce. Lorentzova teorie disperze.

• Elastický a neelastický rozptyl světla.

• Problematika vnímání barev.

• Procesy absorpce a emise. Stimulované a spontánní přechody. Princip činnosti laseru.

8. Základy vláknové optiky.
• Vedení světelných vln. Mody. Útlum. Disperze

• Typy optických vláken.

9. Základy fotoniky.
• Zdroje a detektory světla.

• Nelineární optika. Nelineární optické jevy 2. a 3. řádu

 
Univerzita Karlova | Informační systém UK